设计模式-- 原型模式

生也有涯，知也无涯。这篇文章主要讲述设计模式-- 原型模式相关的知识，希望能为你提供帮助。

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1前言接触过 ??Spring?? 或者 ??Springboot?? 的同学或许都了解, ??Bean?? 默认是单例的，也就是全局共用同一个对象，不会因为请求不同，使用不同的对象，这里我们不会讨论单例，前面已经讨论过单例模式的好处以及各种实现，有兴趣可以了解一下：http://aphysia.cn/archives/designpattern1。除了单例以外，??Spring??还可以设置其他的作用域，也就是??scope="prototype"??,这就是原型模式，每次来一个请求，都会新创建一个对象，这个对象就是按照原型实例创建的。
2原型模式的定义原型模式，也是创建型模式的一种，是指用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象，简单来说，就是拷贝。一般适用于：

实例比较复杂，完全创建成本高，直接复制比较简单
构造函数比较复杂，创建可能产生很多不必要的对象

优点：

隐藏了创建实例的具体细节
创建对象效率比较高
如果一个对象大量相同的属性，只有少量需要特殊化的时候，可以直接用原型模式拷贝的对象，加以修改，就可以达到目的。

3原型模式的实现方式一般来说，原型模式就是用来复制对象的，那么复制对象必须有原型类，也就是??Prototype??,??Prototype??需要实现??Cloneable??接口，实现这个接口才能被拷贝，再重写??clone()??方法，还可以根据不同的类型来快速获取原型对象。
我们先定义一个原型类??Fruit??：

public abstract class Fruit implements Cloneable
String name;
float price;

public String getName()
return name;

public void setName(String name)
this.name = name;

public float getPrice()
return price;

public void setPrice(float price)
this.price = price;

public Object clone()
Object clone = null;
try
clone = super.clone();
catch (CloneNotSupportedException e)
e.printStackTrace();

return clone;

@Override
public String toString()
return "Fruit" +
"name=" + name + \\ +
", price=" + price +
;

以及拓展了??Fruit??类的实体类??Apple??,??Pear??,??Watermelon??:

public class Apple extends Fruit
public Apple(float price)
name = "苹果";
this.price = price;

public class Pear extends Fruit
public Pear(float price)
name = "雪梨";
this.price = price;

public class Watermelon extends Fruit
public Watermelon(float price)
name = "西瓜";
this.price = price;

创建一个获取不同水果类的缓存类，每次取的时候，根据不同的类型，取出来，拷贝一次返回即可：

public class FruitCache
private static ConcurrentHashMap< String,Fruit> fruitMap =
new ConcurrentHashMap< String,Fruit> ();
static
Apple apple = new Apple(10);
fruitMap.put(apple.getName(),apple);

Pear pear = new Pear(8);
fruitMap.put(pear.getName(),pear);

Watermelon watermelon = new Watermelon(5);
fruitMap.put(watermelon.getName(),watermelon);

public static Fruit getFruit(String name)
Fruit fruit = fruitMap.get(name);
return (Fruit)fruit.clone();

测试一下，分别获取不同的水果，以及对比两次获取同一种类型，可以发现，两次获取的同一种类型，不是同一个对象：

public class Test
public static void main(String[] args)
Fruit apple = FruitCache.getFruit("苹果");
System.out.println(apple);

Fruit pear = FruitCache.getFruit("雪梨");
System.out.println(pear);

Fruit watermelon = FruitCache.getFruit("西瓜");
System.out.println(watermelon);

Fruit apple1 = FruitCache.getFruit("苹果");
System.out.println("是否为同一个对象" + apple.equals(apple1));

结果如下：

Fruitname=苹果, price=10.0
Fruitname=雪梨, price=8.0
Fruitname=西瓜, price=5.0
false

再测试一下，我们看看里面的??name??属性是不是同一个对象：

public class Test
public static void main(String[] args)
Fruit apple = FruitCache.getFruit("苹果");
System.out.println(apple);

Fruit apple1 = FruitCache.getFruit("苹果");
System.out.println(apple1);
System.out.println("是否为同一个对象：" + apple.equals(apple1));
System.out.println("是否为同一个字符串对象：" + apple.name.equals(apple1.name));

结果如下，里面的字符串确实还是用的是同一个对象：

Fruitname=苹果, price=10.0
Fruitname=苹果, price=10.0
是否为同一个对象：false
是否为同一个字符串对象：true

这是为什么呢？因为上面使用的clone()是浅拷贝！！！不过有一点，字符串在Java里面是不可变的，如果发生修改，也不会修改原来的字符串，由于这个属性的存在，类似于深拷贝。如果属性是其他自定义对象，那就得注意了，浅拷贝不会真的拷贝该对象，只会拷贝一份引用。

这里不得不介绍一下浅拷贝与深拷贝的区别：

浅拷贝：没有真正的拷贝数据，只是拷贝了一个指向数据内存地址的指针
深拷贝：不仅新建了指针，还拷贝了一份数据内存

如果我们使用??Fruit apple = apple1??，这样只是拷贝了对象的引用，其实本质上还是同一个对象，上面的情况虽然对象是不同的，但是??Apple??属性的拷贝还属于同一个引用,地址还是一样的，它们共享了原来的属性对象??name??。

那如何进行深拷贝呢？一般有以下方案：

直接 new 对象，这个不用考虑了
序列化与反序列化：先序列化之后，再反序列化回来，就可以得到一个新的对象，注意必须实现Serializable接口。
自己重写对象的clone()方法

序列化实现深拷贝
序列化实现代码如下：
创建一个??Student??类和??School??类：

import java.io.Serializable;

public class Student implements Serializable
String name;

School school;

public Student(String name, School school)
this.name = name;
this.school = school;

import java.io.Serializable;

public class School implements Serializable
String name;

public School(String name)
this.name = name;

序列化拷贝的类：

import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.Serializable;

public class CloneUtil
public static < T extends Serializable> T clone(T obj)
T result = null;
try
ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(byteArrayOutputStream);
objectOutputStream.writeObject(obj);
objectOutputStream.close();

ByteArrayInputStream byteArrayInputStream = new ByteArrayInputStream(byteArrayOutputStream.toByteArray());
ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(byteArrayInputStream);
// 返回生成的新对象
result = (T) objectInputStream.readObject();
objectInputStream.close();
catch (Exception e)
e.printStackTrace();

return result;

【设计模式-- 原型模式】测试类：

public class Test
public static void main(String[] args)
School school = new School("东方小学");
Student student =new Student("小明",school);

Student student1= CloneUtil.clone(student);
System.out.println(student.equals(student1));
System.out.println(student.school.equals(student1.school));

上面的结果均是??false??，说明确实不是同一个对象，发生了深拷贝。
clone实现深拷贝
前面的??Student??和??School??都实现??Cloneable??接口，然后重写??clone()??方法：

public class Student implements Cloneable
String name;

School school;

public Student(String name, School school)
this.name = name;
this.school = school;

@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException
Student student = (Student) super.clone();
student.school = (School) school.clone();
return student;

public class School implements Cloneable
String name;

public School(String name)
this.name = name;

@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException
return super.clone();

测试类：

public class Test
public static void main(String[] args) throws Exception
School school = new School("东方小学");
Student student =new Student("小明",school);

Student student1= (Student) student.clone();
System.out.println(student.equals(student1));
System.out.println(student.school.equals(student1.school));

测试结果一样，同样都是??false??，也是发生了深拷贝。
4总结原型模式适用于创建对象需要很多步骤或者资源的场景，而不同的对象之间，只有一部分属性是需要定制化的，其他都是相同的，一般来说，原型模式不会单独存在，会和其他的模式一起使用。值得注意的是，拷贝分为浅拷贝和深拷贝，浅拷贝如果发生数据修改，不同对象的数据都会被修改，因为他们共享了元数据。
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秦怀，公众号【秦怀杂货店】作者，技术之路不在一时，山高水长，纵使缓慢，驰而不息。个人写作方向：Java源码解析，JDBC，Mybatis，Spring，redis，分布式，剑指Offer，LeetCode等，认真写好每一篇文章，不喜欢标题党，不喜欢花里胡哨，大多写系列文章，不能保证我写的都完全正确，但是我保证所写的均经过实践或者查找资料。遗漏或者错误之处，还望指正。
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